专利名称：蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法、系统和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法、 系统和装置。
背景技术：
近年来，随着手机、笔记本电脑等便携式设备的广泛使用，人们对移动上网提出了越来越多的需求。3G (WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA)系统可以为用户提供一定的用于上网的通信流量，但难以满足手机用户对于上网的大数据流量的需求，也难以为用户提供高速的数据业务。如现行WCDMA系统的一个小区只能提供2Mbps的数据速率，远远不能满足用户对于互联网业务的需求。通过采用高速下行链路分组接入技术(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)，一个WCDMA基站可以为小区内的用户提供IOMbps的下行数据速率，但是距离满足用户互联网业务需求的通信流量仍然有很大差距。解决3G系统通信流量不足的一个办法是采用蜂窝网-无线局域网异构网络融合技术，将两种网络融合起来使用。蜂窝网具有覆盖大、数据速率较低的特点，而无线局域网则具有数据速率高、覆盖较小的特点(如单天线40MHz带宽的802. Iln无线局域网可向用户提供150Mbps的数据速率)，将两者融合起来使用，可充分利用无线局域网的高数据速率来为手机用户分担通信流量。3GPP组织已经提出了一种蜂窝网-无线局域网异构融合的实施方案，其具体做法是在蜂窝网的核心网与无线局域网的网络接入点之间设置一条有线连接，并且在蜂窝网的核心网中增加无线局域网接入网关(WAG，WLAN Access Gateway)、报文分组数据网关(PDG， Packet Data (Gateway)等单元来支持无线局域网中的用户数据通过蜂窝网的核心网传送到互联网。该方案的具体内容可参考3GPP的文献3GPP TS 23.234。3GPP的方案需要通过对蜂窝网的核心网进行设备升级才能实现，将面临设备成本高、商用实现周期长等缺点。现有的蜂窝网与无线局域网的连接关系如图1所示，图1中，实线表示有线连接， 虚线表示无线连接。无线局域网与蜂窝网处于分立应用的状态，无线局域网的网络接入点 102接入到互联网103，但不与蜂窝网发生直接的连接。电信运营商可通过无线局域网网络接入点102对用户的流量进行统计，然后上报给运营商的计费中心来对用户进行计费。在这种连接方式中，蜂窝网-无线局域网双模终端101既可由蜂窝网来传输数据，也可由无线局域网来传输数据。通过对蜂窝网和无线局域网进行一定的技术升级，也可以在图1所示的网络架构下实现一定程度的蜂窝网与无线局域网的异构融合。图1架构下的异构融合方案存在的问题是当双模终端由无线局域网进入到蜂窝网时，由于无线局域网信号很可能会突然变弱或消失，将使得双模终端不能正常地实现异构切换，从而造成当前正在传输业务的终止；而在双模终端由蜂窝网进入到无线局域网时， 将需要对终端进行重新的认证，从而产生较大的接入时延。因此，这种异构融合的方案在实际中很难得到用户的认同，也不能满足用户对于异构融合业务的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法，来实现蜂窝网和无线局域网的良好的异构融合，并且，该方法不需要对蜂窝网的核心网设备进行大规模的升级即可实现。为达到上述目的，本发明提供了一种蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法， 包括
在原无线局域网的网络接入点中嵌入蜂窝网终端模块，构成新的网络接入点； 在所述新的网络接入点与蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统构建一条通信连接，用于传输与网络管理相关的信令；
通过所述信令，将所述新的网络接入点设置为网络控制单元的下属单元，且设置为蜂窝基站的同层站点，受到所述网络控制单元的管理。所述原无线局域网的网络接入点为802. 11无线局域网的接入点或HiperLAN/2无线局域网的接入点。所述在原无线局域网的网络接入点中嵌入蜂窝网终端模块构成新的网络接入点， 具体为
通过在原网络接入点的电路板上增加蜂窝网终端模块来实现；或通过将蜂窝网终端模块单独封装成一个实体并在其中安装一个通信接口，在原网络接入点的电路板上增加一个对应的通信接口，并将上述两个通信接口连接起来，使得原网络接入点模块、蜂窝网终端模块和两者之间的连接一起构成新的网络接入点。所述将所述新的网络接入点设置为网络控制单元的下属单元，具体为
所述网络接入点嵌入的蜂窝网终端模块以普通的蜂窝网终端接入蜂窝系统；向所述网络控制单元发送信令，将自身作为网络接入点的信息告诉所述网络控制单元，并要求作为其下属单元实现接入；所述网络控制单元经过认证后接受其作为下属接入单元；所述新的网络接入点被设置成与蜂窝基站同层的站点，所述蜂窝基站和所述新的网络接入点一起受到所述网络控制单元的管理，并分别与用户终端通信。网络控制单元通过与网络接入点之间的通信发送和接收网络信令实现对网络接入点的管理。所述网络控制单元通过与网络接入点之间的通信发送和接收网络信令实现对网络接入点的管理，具体为
网络控制单元首先将网络信令封装成蜂窝网数据帧的载荷，通过蜂窝网连接来进行传输，网络接入点中的蜂窝网终端模块接收到该数据帧，并对其进行解封装，得到网络信令；
网络接入点中的蜂窝网终端模块首先将网络信令封装成蜂窝网数据帧的载荷，通过蜂窝网连接将该数据帧传输给网络控制单元，网络控制单元接收到该数据帧，并对其进行解封装，得到网络信令。蜂窝网对所述网络接入点的标识进行管理，具体为采用网络接入点原有的标识并由蜂窝网对所述标识进行整理来实现管理；或由蜂窝网系统对所接入的网络接入点的标识进行统一命名、强制网络接入点使用该标识而实现管理。在网络控制单元中设置一个存储单元，用于存储关于其下属的网络接入点的列表，列表中包含网络接入点的标识和网络接入点的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站的信息ο在蜂窝网核心网中，设置网络接入点存储单元，用于存储已经通过网络控制单元接入了蜂窝网的网络接入点的信息。通过蜂窝网核心网中的用户终端位置管理存储单元来保存双模终端在蜂窝网中和无线局域网中的位置信息。双模终端依据预定的判别准则选择无线局域网或蜂窝网。所述双模终端由单一的所述蜂窝网覆盖区域进入到所述无线局域网覆盖区域时， 进行位置管理和异构网络切换的流程，具体包括
双模终端进入无线局域网覆盖区域，得到该网络接入点的标识，并使用该标识向其所属的网络控制单元发起位置转移或异构切换的请求；
双模终端所属的网络控制单元在其自身的网络接入点存储单元中或在蜂窝网核心网的网络接入点存储单元中搜索并找到该网络接入点的标识，进而通过蜂窝系统向网络接入点发送接入双模终端的信令；
网络接入点接收到上述信令后，通过无线局域网接受双模终端的接入，并向双模终端所属的网络控制单元发送信令，告诉它双模终端已经接入无线局域网；
如果双模终端要对当前业务进行异构切换，则进一步按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程。所述双模终端由所述无线局域网区域进入到单一的所述蜂窝网覆盖区域时进行位置管理和异构切换的流程，具体包括
双模终端向其所属的网络控制单元发送离开当前无线局域网的请求，该请求通过蜂窝网连接直接发送给其所属的网络控制单元，或先发送给网络接入点，再由网络接入点通过蜂窝网连接发送给双模终端所属的网络控制单元；
所述网络控制单元向所述双模终端发送退出无线局域网的指令； 如果所述双模终端要对当前业务进行异构切换，则按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程，否则，不执行此操作；
所述双模终端退出无线局域网，所述网络接入点在其用户列表中删除该双模终端。为达到上述目的，本发明还提供了一种蜂窝网-无线局域网异构融合的系统，包括双模终端、无线局域网的网络接入点、蜂窝网的蜂窝基站、蜂窝网的网络控制单元、蜂窝通信系统更上层的部分和互联网；
所述双模终端与所述网络接入点无线连接，所述双模终端与所述蜂窝基站无线连接， 所述蜂窝基站向上连接到所述网络控制单元；所述网络控制单元向上连接到所述蜂窝通信系统更上层的部分；
所述无线局域网的网络接入点，包括原网络接入点模块和蜂窝网终端模块，通过所述蜂窝网终端模块在所述网络接入点与蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统构建一条通信连接，用于传输与网络管理相关的信令；通过所述信令，所述网络接入点被设置为网络控制单元的下属单元，且被设置成与蜂窝基站同层的站点，受到所述网络控制单元的管理。所述原网络接入点模块为802. 11无线局域网的接入点或HiperLAN/2无线局域网的接入点。蜂窝网对所述网络接入点的标识进行管理，具体为采用网络接入点原有的标识并由蜂窝网对其进行整理来实现管理，或由蜂窝网系统对所接入的网络接入点的标识进行统一命名、强制网络接入点使用该标识而实现管理。所述网络控制单元中包括存储单元，用于存储其下属的网络接入点的列表，列表中包含网络接入点的标识和网络接入点的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站的信息。所述蜂窝网核心网中包括网络接入点存储单元，用于存储已经接入了蜂窝网的网络控制单元的网络接入点的信息。所述蜂窝网核心网中包括用户终端位置管理存储单元，用于保存双模终端所接入的蜂窝基站和无线局域网的信息。所述双模终端包括判别单元和网络选择单元；
所述判别单元，用于根据判别准则来判定是选择无线局域网来传输数据还是选择蜂窝网来传输数据；
所述网络选择单元，用于根据所述判别单元的结果进行相应的网络选择的操作。为实现上述目的，本发明还提供了一种无线局域网的网络接入点，包括原网络接入点模块，还包括
蜂窝网终端模块，用于在无线局域网的网络接入点和蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统建立一条通信连接来传输用于网络管理的信令。为达到上述目的，本发明还提供了一种蜂窝网的网络控制单元，包括
包含网络接入点的存储单元，用于存储其下属的网络接入点的列表；当网络接入点通过其蜂窝网终端模块接入到网络控制单元时，网络控制单元在其存储单元中增加该网络接入点的标识和该网络接入点的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站信息，当网络接入点关闭这条连接或网络控制单元发现这条连接不可用时，网络控制单元从其存储单元中删除该网络接入点的标识和相应信息。为达到上述目的，本发明还提供了一种双模终端，包括
判别单元，用于根据预定的判别准则来判定是选择无线局域网来传输数据还是选择蜂窝网来传输数据；
网络选择单元，用于根据所述判别单元的结果进行相应的网络选择的操作。
通过采用本发明所提出的异构融合方案，将可以实现以下功能 1、实现了双模终端在由蜂窝网进入无线局域网时可自动地将当前业务数据切换到无线局域网上进行传输，而在由无线局域网进入蜂窝网时可自动地将当前业务数据切换到蜂窝网上进行传输。通过这种异构融合，无线局域网将可以为蜂窝网分担大量的用户数据的通信流量，从而可以满足用户对于无线上网的需求。2、双模终端发生由无线局域网向蜂窝网的切换时，其异构切换的信令总能发给无线局域网的网络接入点，从而可以保证异构切换的完成。3、双模终端由蜂窝网接入无线局域网或发生由蜂窝网向无线局域网的切换时，系统不需要通过网络接入点再对双模终端作一次认证，提高了系统工作的安全性，也节省了认证的时间，可以降低异构切换的时延。4、双模终端退出无线局域网时，其退出信令总能发给无线局域网的网络接入点， 有利于网络接入点对无线局域网的管理。
图1是现有的蜂窝网与无线局域网的连接关系示意图2是本发明蜂窝网-无线局域网异构融合系统的结构示意图； 图3是本发明在网络接入点和蜂窝网终端模块属于同一个蜂窝基站时的蜂窝网-无线局域网异构融合系统的结构示意图4是本发明在网络接入点和蜂窝网终端模块属于不同的蜂窝基站，并且不同的蜂窝基站属于同一个蜂窝网的网络控制单元时的蜂窝网-无线局域网异构融合系统的结构示意图5是本发明在网络接入点和蜂窝网终端模块属于不同的蜂窝基站，并且不同的蜂窝基站属于不同的蜂窝网的网络控制单元时的蜂窝网-无线局域网异构融合系统的结构示意图6是网络控制单元向网络接入点发送管理信令的方法示意图； 图7是网络接入点向网络控制单元发送管理信令的方法示意图； 图8是本发明网络控制单元、蜂窝基站与网络接入点的网络逻辑层次关系示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。本发明涉及到的一些名词解释如下
无线局域网的网络接入点无线局域网接入外部网络(如互联网)的接入点，无线局域网中的用户站点通过该接入点与无线局域网以外的站点进行通信。在802. 11和 HiperLAN/2无线局域网中，该网络接入点称为接入点(AP，Access Point)。本发明中简称为网络接入点。无线局域网的结构无线局域网由一个网络接入点与一组用户站点所构成，该网络接入点通常又可以作为无线局域网的中心基站，用户站点在其覆盖下工作，并通过与其关联而接入无线局域网。目前使用的无线局域网绝大多数都是采用了这样的网络结构。无线局域网也可以没有中心基站，如802. Ils协议定义的一种称为Mesh结构的无线局域网即是这样的例子，局域网内的用户站点可以通过以其它站点为中继、使用多跳的方式而连接到局域网内的站点和网络接入点。在本发明中，我们只要求无线局域网包含网络接入点，并不将无线局域网限定成是使用中心基站的无线局域网，但具有中心基站的无线局域网是其典型应用。蜂窝网的网络控制单元蜂窝通信系统中蜂窝基站的上层管理单元，若干个基站与之相连。该单元向上连接到核心网。在GSM系统中，该单元称为基站控制器(BSC，Base Station Controller)；在WCDMA和TD-SCDMA系统中，该单元称为无线网络控制器(RNC， Radio Network Controller)；在CDMA2000系统中，该单元也称为基站控制器(BSC，Base Station Controller)。本发明中简称为网络控制单元。蜂窝通信系统的层次在蜂窝通信系统中，一个蜂窝基站下会存在一组用户终端， 蜂窝基站是这组用户终端的中心站点，用户终端在其覆盖下工作。进一步地，若干个蜂窝基站会连接到一个网络控制单元上，再由该网络控制单元连接到蜂窝网的更上层的部分。现行蜂窝通信系统(2G、3G等)由核心网、接入网和用户终端三层所组成，其中接入网又由蜂窝基站和网络控制单元两层所构成。蜂窝网中接近用户终端的一侧称为下层，接近核心网的一侧称为上层，这样，网络控制单元为蜂窝基站的上层单元。异构无线网络两种或两种以上采用不同的技术、特别是采用不同的物理层技术的无线网络通过融合技术而融合在一起使用的网络，称为异构无线网络，本发明中简称为异构网络。异构切换可接入两种或两种以上不同的无线网络的双模终端或多模终端，在两种无线网络之间发生的切换称为异构切换。经过切换，终端的当前业务将会在新的网络中继续传输、而不会被终止。蜂窝网-无线局域网双模终端同时包含蜂窝网用户终端和无线局域网用户站点的终端，该终端可以同时与蜂窝网和无线局域网进行通信。如果终端中包含了两种以上的蜂窝网用户终端或/和包含了两种以上的无线局域网用户站点，则这样的多模终端也属于蜂窝网-无线局域网双模终端。本发明中简称为双模终端。通信连接两个通信实体之间通过有线、无线或有线无线混合方式形成的通信通路。在本发明中简称为连接。
本发明提出一种蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法，其具体实施方式
是在原无线局域网的网络接入点中嵌入蜂窝网终端模块，构成新的网络接入点，这里，原无线局域网的网络接入点包括现已提出的无线局域网中的网络接入点，如802. 11无线局域网的接入点和HiperLAN/2无线局域网的接入点，同时也包括未来可能出现的无线局域网中的网络接入点；再将该网络接入点安装在某个蜂窝基站的覆盖区域中，利用蜂窝网对该网络接入点的覆盖，在新的网络接入点与蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统构建一条通信连接，网络控制单元与网络接入点之间可通过这条连接来传输与网络管理相关的信令；通过这些信令，将新的网络接入点设置为网络控制单元的下属单元，且被设置成与蜂窝基站同层的站点(蜂窝基站的同层站点)，与蜂窝基站一起受到网络控制单元的管理。根据名词解释“蜂窝通信系统的层次”中所述“接入网又由蜂窝基站和网络控制单元两层所构成”， 这里，“与蜂窝基站同层”的含义是指所述网络接入点在蜂窝网的结构中与蜂窝基站属于同一层，即所述网络接入点和蜂窝基站向上都受到来自网络控制单元的管理，向下都直接向用户终端传输数据。这样，双模终端将可以在无线局域网网络接入点与蜂窝基站之间进行异构切换，从而可以实现两种网络的异构融合。在本发明的方法中，要求无线局域网的网络接入点被放置在某个蜂窝基站的覆盖区域中，考虑到蜂窝网在大部分地区、特别是在用户集中的地区(在这种地区，用户对数据流量的要求也高)都能实现全区域的覆盖，这个要求在实际中是容易达到的。如果网络接入点同时处于两个以上的蜂窝基站的覆盖区域时，其蜂窝网终端模块采用蜂窝网终端选择基站的方法选择其中的一个蜂窝基站作为其接入基站。在典型的应用场景中，蜂窝网能够对工作区域实现全区域的覆盖，但本发明的方法仍然适用于蜂窝网不能对工作区域实现全区域覆盖的情形。在上述异构融合系统中，无线局域网的网络接入点与蜂窝网的网络控制单元将通过它们之间的蜂窝网连接来传输网络信令，网络接入点的数据将通过互联网来进行传输。在典型的应用中，网络接入点的数据将只通过互联网来进行传输，网络接入点与网络控制单元之间的连接只用来传输信令，而不传输用户数据，因而，蜂窝系统只需对其分配很小的带宽。在典型的应用中，网络控制单元与网络接入点嵌入的蜂窝网终端模块之间的通信连接只用来传输信令，但本发明并不排除通过该蜂窝网连接来传输数据的情形。根据本发明的方法，可得到一种蜂窝网-无线局域网异构融合系统。图2是本发明提出的蜂窝网-无线局域网异构融合系统的结构示意图。图2中实直线表示有线连接，虚直线表示无线连接。系统中包括双模终端201、无线局域网的网络接入点202、互联网203、蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042、网络控制单元一 2051、网络控制单元二 2052和蜂窝通信系统更上层的部分206。其中，蜂窝通信系统更上层的部分206 是蜂窝通信系统中网络控制单元以上的部分且不包含网络控制单元，该部分包含或等同于蜂窝网的核心网，在现行2G和3G的系统中，该部分即为蜂窝网的核心网。无线局域网的网络接入点202中所嵌入的蜂窝网终端模块2022连接到蜂窝基站一 2041，双模终端201连接到蜂窝基站二 2042，即蜂窝基站一 2041是网络接入点202中所嵌入的蜂窝网终端模块2022所属的蜂窝基站，蜂窝基站二 2042是双模终端201所属的蜂窝基站。图2中，蜂窝基站二 2042的虚线框表示该基站可能与蜂窝基站一 2041是不同的基站，也可能与蜂窝基站一 2041是同一个基站；蜂窝基站一 2041向上连接到网络控制单元一 2051，蜂窝基站二 2042向上连接到网络控制单元二 2052，即网络控制单元一 2051是蜂窝基站一 2041所属的网络控制单元，网络控制单元二 2052是蜂窝基站二 2042所属的网络控制单元。网络控制单元二 2052的虚线框表示该网络控制单元可能与网络控制单元一 2051是不同的网络控制单元，也可能与网络控制单元一 2051是同一个网络控制单元。蜂窝基站一 2041与蜂窝基站二 2042是否为同一个蜂窝基站取决于网络接入点中嵌入的蜂窝网终端模块2022和双模终端201是否选择了同一个基站。由于与蜂窝基站的相对位置关系、蜂窝基站的信号强度的分布等因素，网络接入点嵌入的蜂窝网终端模块2022和双模终端201可能选择同一个蜂窝基站，也可能选择不同的蜂窝基站。在网络控制单元一 2051和网络控制单元二 2052为不同的网络控制单元时，蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042必为不同的蜂窝基站。在网络控制单元一 2051和网络控制单元二 2052为同一个网络控制单元时，蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042可能是同一个蜂窝基站，也可能是不同的蜂窝基站。在蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042为同一个蜂窝基站时，网络控制单元一 2051和网络控制单元二 2052必为同一个网络控制单元。在蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042为不同的蜂窝基站时，其各自向上连接的网络控制单元可能是同一个网络控制单元， 也可能是不同的网络控制单元。对于图2所示的蜂窝网-无线局域网异构融合系统，根据其中蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042是否为同一个基站，以及当蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042为不同基站时，网络控制单元一 2051和网络控制单元二 2052是否为同一个网络控制单元等情况的不同，可以得到本发明所提出的蜂窝网-无线局域网异构网络系统的具体结构如图3、图4、 图5所示，图3、图4、图5分别为实施例一、实施例二和实施例三提供的异构融合系统。其中，实施例一中的图3为蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042是同一个蜂窝基站时的蜂窝网-无线局域网异构融合系统，实施例二中的图4为蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042 是不同的蜂窝基站，并且蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042向上连接到同一个网络控制单元时的异构网络系统，实施例三中的图5为蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042是不同的蜂窝基站，并且蜂窝基站一 2041和蜂窝基站二 2042向上连接到不同的网络控制单元时的蜂窝网-无线局域网异构融合系统。在图2至图5所示的异构融合系统中，无线局域网的网络接入点由原网络接入点模块和蜂窝网终端模块两部分所构成，它通过在原无线局域网的网络接入点中嵌入一个蜂窝网终端模块而实现，这可以通过具体的数字电路设计技术而完成。常用的方法是由于原网络接入点通常是用一块电路板来实现的，因此新的网络接入点可以通过在原网络接入点的电路板上增加蜂窝网终端模块来实现，新增的蜂窝网终端模块与原有的器件之间通过线路相连，从而可以与原有器件传输数据。通过数字电路的设计和线路连接来实现数字电路模块之间的数据传输属于数字电路领域的现有的和成熟的技术。另一种可选的方法是将蜂窝网终端模块单独封装成一个实体，如单独封装在一块电路板上，并在其中安装一个通信接口，同时在原网络接入点的电路板上增加一个对应的通信接口，该通信接口与蜂窝网终端模块中的通信接口为同一类型，通过通信接口的连接，可以在两者之间传输数据。由此，原网络接入点模块、单独封装的蜂窝网终端模块和两者之间的通信连接，即构成新的网络接入点。在该实现中，通过通信接口的连接来传输数据也是属于数字电路领域的现有的和成熟的技术。在图2至图5所示的异构融合系统中，网络控制单元和网络接入点之间可以通过蜂窝网连接来传输网络信令。这通过将待传输的网络信令封装成蜂窝网数据、再在接收端对其解封装来实现。图6示出了由网络控制单元向网络接入点传送网络信令的情形。网络控制单元首先将网络信令封装成蜂窝网数据帧的载荷，通过蜂窝网连接来进行传输，网络接入点中的蜂窝网终端模块接收到该数据帧，对其进行解封装，得到网络信令。图7则示出了由网络接入点向网络控制单元传送网络信令的情形。网络接入点中的蜂窝网终端模块首先将网络信令封装成蜂窝网数据帧的载荷，通过蜂窝网连接将该数据帧传输给网络控制单元，网络控制单元接收到该数据帧，并对其进行解封装，得到网络信令。网络接入点中嵌入的蜂窝网终端模块首先作为一个普通的蜂窝网终端而接入蜂窝基站，然后其向网络控制单元发送信令，将自身作为网络接入点的信息告诉网络控制单元，并请求作为其下属单元实现接入。网络控制单元经过必要的验证⑶卩对其进行认证)后， 接受该网络接入点作为其下属单元的接入。进一步地，网络控制单元通过与网络接入点之间的通信发送和接收网络信令来实现对网络接入点的管理。通过这些管理信令，网络控制单元把网络接入点设置成其下属的且与蜂窝基站同层的站点，即在蜂窝网的结构中该网络接入点与蜂窝基站属于同一层。由此得到，网络控制单元、蜂窝基站和网络接入点的关系如图8所示。图8是本发明网络控制单元、蜂窝基站与网络接入点的网络逻辑层次关系示意图。在图8所示的网络层次中，虽然网络接入点与蜂窝基站一样直接受到网络控制单元的管理，但其用户数据却不通过网络控制单元来进行传输，而是通过互联网来进行传输。这是网络接入点与蜂窝基站的显著差别。网络接入点通常存在一个标识(如802. 11系统中的SSID)，用以区别不同的无线局域网。网络接入点在无线局域网中发送该标识(常用的方法如通过广播方式发送该标识)，无线局域网的用户站点在进入该无线局域网时可以得到该标识。该标识可以按照无线局域网定义的方法(如手工设置的方法)而产生。在本发明所述的系统中，当嵌入了蜂窝网终端模块的网络接入点接入到蜂窝网、并进一步地受到网络控制单元的管理时，蜂窝网也要对其标识进行管理，这可以通过采用网络接入点原有的标识并由蜂窝网对这些标识进行整理来实现，也可以通过由蜂窝网系统对该标识进行统一命名、强制网络接入点使用该标识(这可能要求网络接入点更改其原有标识)而实现。在网络控制单元中，需要设置一个存储单元，来存储关于其下属的网络接入点的列表，用于实现对这些网络接入点的管理。在该网络接入点的列表中包含网络接入点的标识和它的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站的信息。当网络接入点通过其蜂窝网终端模块接入到网络控制单元时，网络控制单元在其存储单元中增加该网络接入点的标识和相应的蜂窝基站信息；当网络接入点关闭这条连接或网络控制单元发现这条连接不可用时，网络控制单元从其存储单元中删除该网络接入点的标识和相应信息。在蜂窝网核心网中，也需要设置存储网络接入点信息的存储单元。这可以通过一个或几个存储网络接入点信息的寄存器来实现，我们将这种寄存器称之为网络接入点寄存器。当有网络接入点的蜂窝网终端模块接入到蜂窝网中、并进一步地与某个网络控制单元交换网络信令而使网络接入点变成为其下属站点时，该网络控制单元就要向核心网中的网络接入点存储单元进行登记，从而使蜂窝系统中的其它通信单元可以通过核心网搜索到该网络接入点所属的网络控制单元的信息和该网络接入点的其它信息。网络接入点在接入到蜂窝网时，可以把它的连接到互联网的IP地址发送给网络控制单元，网络控制单元可以把该IP地址保存在其下属网络接入点的存储单元中。当网络控制单元将网络接入点的信息在核心网的网络接入点存储单元中进行登记时，也可以同时登记该IP地址的信息。这将有利于支持用户终端通过蜂窝网的核心网取得网络接入点的 IP地址信息，也有利于蜂窝网的核心网中的通信单元通过互联网向这些网络接入点发起连接。当双模终端在异构网络中移动时，蜂窝系统需要对其进行位置管理，从而使得网络中需要与其进行通信的站点能够很快地找到它，这通过在蜂窝网核心网中设置用户终端位置管理存储单元来实现，通过核心网中的用户终端位置管理存储单元来保存双模终端在蜂窝网中和无线局域网中的位置信息。这种存储单元可以通过一个或若干个位置管理寄存器来实现。在蜂窝网与无线局域网异构网络系统中，对于用户终端的位置管理分为单位置管理和双位置管理两种。单位置管理是在位置管理存储单元中只保存用户终端在其优先选择的网络中的位置信息，双位置管理则在位置管理存储单元中同时保存了双模终端在蜂窝网中和在无线局域网中的位置信息(如在无线局域网中的位置信息可以用其所在的无线局域网的网络接入点的标识来表示)。在本发明提出的异构网络系统中，我们采用双位置管理的办法来实现对双模终端的位置管理。通过以上的设置，异构网络系统将可以实现双模终端在蜂窝网与无线局域网之间的异构切换，由于受到网络控制单元或核心网的统一管理，这种异构切换就相当于是在同一无线网络中的越区切换，可以达到接近于在同一蜂窝网系统中进行切换时的性能。在异构网络的应用中，双模终端需要通过一定的判别准则来选择用无线局域网传输数据还是用蜂窝网传输数据。双模终端依据预定的判别准则进行网络选择的工作通过其自身的一个判别单元来实现。双模终端包括判别单元和网络选择单元，其中，判别单元，用于根据预定的判别准则来判定是选择无线局域网来传输数据还是选择蜂窝网来传输数据； 网络选择单元，用于根据所述判别单元的结果进行相应的网络选择的操作。以下列举了对蜂窝网和无线局域网进行优劣判别的准则，包括信号强度准则、无线局域网优先准则、QoS(Quality of krvice，服务质量)可满足前提下的信号强度准则、 QoS可满足前提下的无线局域网优先准则等。本发明的具体实施例中不限于这些准则，可采用其他根据其他条件或情况设置的判别准则。所谓信号强度判别准则，具体为当同时存在无线局域网和蜂窝网可用时，双模终端选择信号强度较强的网络传输数据，这样可以使得用户得到最高的数据吞吐。所谓无线局域网优先判别准则，具体为当同时存在无线局域网和蜂窝网可用时， 双模终端总是选择无线局域网，这样可以尽可能地为蜂窝网节省传输数据的带宽。对于语音、视频等实时业务，除了数据吞吐外，还有QoS的要求，QoS可满足前提下的信号强度准则、QoS可满足前提下的无线局域网优先准则就是在无线局域网和蜂窝网都可用的情况下，首先考察相关网络是否能满足当前业务QoS的要求，如果只有一个网络能满足该QoS要求，则选择该网络，如果两个网络都能满足该QoS要求，则再按照前述的信号强度准则或无线局域网优先准则在两个网络中选择一个网络。对于图2所示的蜂窝网-无线局域网异构融合系统，下面描述在蜂窝网对工作区域实现全区域覆盖的情况下双模终端由蜂窝网单一覆盖区进入无线局域网覆盖区和由无线局域网覆盖区进入蜂窝网单一覆盖区时的位置管理和异构切换的流程。首先考察双模终端由单一的蜂窝网覆盖区域进入到无线局域网覆盖区域时位置管理和异构切换的流程。具体如下
如果当前没有传输数据，则双模终端进入到无线局域网覆盖区域时，只需要进行位置管理，或者虽然有数据传输，但根据网络选择的判别准则，这时仍选择蜂窝网时，也只需要进行位置管理，位置管理的具体流程如下
步骤S901、双模终端进入无线局域网覆盖区域，并得到该网络接入点的标识。步骤S902、双模终端通过其所属的蜂窝基站二向其所属的网络控制单元二发起位置转移的请求，在该请求中包含了上述网络接入点的标识。步骤S903、网络控制单元二在其网络接入点存储单元中搜索该网络接入点的标识。若搜索到该标识，说明该网络接入点处于其管理之下，网络控制单元一与网络控制单元二为同一单元，再找到该网络接入点所属的蜂窝基站一，蜂窝基站一与蜂窝基站二可能是同一蜂窝基站，也可能是不同的蜂窝基站，网络控制单元二通过蜂窝基站一向网络接入点发送接入双模终端的信令；若未搜索到该标识，则说明该网络接入点不处于其管理之下，它通过核心网中的网络接入点存储单元(如网络接入点寄存器)找到该网络接入点所属的网络控制单元一，并由该网络控制单元一找到该网络接入点所属的蜂窝基站一，网络控制单元二通过网络控制单元一和蜂窝基站一向网络接入点发送接入双模终端的信令。
步骤S904、网络接入点接收到相应的网络信令后，接受双模终端的接入，这既可以由网络接入点通过无线局域网向双模终端发送接入信令、网络接入点接受其接入来实现， 也可以由双模终端通过无线局域网向网络接入点发起接入请求信令来实现。接着，网络接入点向网络控制单元二发送信令，告诉它双模终端已经接入无线局域网。步骤S905、网络控制单元二向蜂窝网核心网的用户终端位置管理存储单元发送信令，将双模终端的当前的无线局域网位置信息记录到该用户终端位置管理存储单元中。如果当前正在传输数据，且根据网络选择的判别准则应选择无线局域网，则需要进行异构切换，该异构切换的流程如下
步骤S1001、双模终端进入无线局域网覆盖区域，并得到该网络接入点的标识。根据判别准则，它需要切换到无线局域网中传输数据。步骤S1002、双模终端通过其所属的蜂窝基站二向其所属的网络控制单元二发起异构切换的请求，在该请求中包含了上述的网络接入点的标识。步骤S1003、网络控制单元二在其网络接入点存储单元中搜索该网络接入点的标识。若搜索到该标识，说明该网络接入点处于其管理之下，网络控制单元一与网络控制单元二为同一单元，再找到该网络接入点所属的蜂窝基站一，蜂窝基站一与蜂窝基站二可能是同一蜂窝基站，也可能是不同的蜂窝基站，网络控制单元二通过蜂窝基站一向网络接入点发送对双模终端进行异构切换的信令；若未搜索到该标识，则说明该网络接入点不处于其管理之下，它通过核心网中的网络接入点存储单元找到该网络接入点所属的网络控制单元一，并由该网络控制单元一找到该网络接入点所属的蜂窝基站一，网络控制单元二通过网络控制单元一和蜂窝基站二向网络接入点发送对双模终端进行异构切换的信令。步骤S1004、网络接入点接收到相应的网络信令后，接受双模终端的接入，这既可以由网络接入点通过无线局域网向双模终端发送接入信令来实现，也可以由双模终端通过无线局域网向网络接入点发起接入请求信令、网络接入点接受其接入来实现。接着，网络接入点向网络控制单元二发送信令，告诉它双模终端已经接入无线局域网。步骤S1005、来自远端站点的当前业务数据通过采用预定的支持异构切换的上层协议(如移动IP协议、移动SCTP (Stream Control Transport Protocol)协议等)由蜂窝网的核心网中的相应通信单元通过互联网转移到无线局域网的网络接入点上、再传输给双模终端。步骤S1006、网络控制单元二向蜂窝网核心网的用户终端位置管理存储单元发送信令，将双模终端的当前的无线局域网位置记录到该用户终端位置管理存储单元中。然后考察双模终端由无线局域网覆盖区域进入到单一的蜂窝网覆盖区域时位置管理和异构切换的流程，具体如下
如果当前没有数据传输，双模终端将退出无线局域网，其位置管理的具体流程如下 步骤S1101、双模终端发现无线局域网的信号变弱或者消失，决定退出无线局域网。步骤S1102、双模终端向其所属的网络控制单元二发送离开当前无线局域网的请求，该请求既可以通过蜂窝网连接发送给蜂窝基站二，再由蜂窝基站二发送给网络控制单元二 ；也可以通过无线局域网连接发送给网络接入点，再由网络接入点发送给蜂窝基站一、 网络控制单元一、网络控制单元二。在前一种发送方式下，网络控制单元二还要进一步地通过网络控制单元一、蜂窝基站一这条连接向网络接入点发送双模终端退出无线局域网的信令。由于在双模终端的这种移动中无线局域网的信号可能突然变弱或消失，前一种发送方式更为可靠。步骤S1103、网络控制单元向双模终端发送退出无线局域网的指令。步骤S1104、双模终端退出无线局域网；网络接入点在其用户列表中删除该双模终端；网络控制单元向核心网中的用户终端位置管理存储单元发送指令，删除当前双模终端的无线局域网的位置信息。如果当前正在传输数据，则需要进行异构切换，该异构切换的流程如下
步骤S1201、双模终端发现无线局域网的信号变弱或者消失，决定进行由无线局域网向蜂窝网的异构切换。步骤S1202、双模终端向其所属的网络控制单元二发送异构切换的请求，该请求既可以通过蜂窝网连接发送给蜂窝基站二，再由蜂窝基站二发送给网络控制单元二 ；也可以通过无线局域网连接发送给网络接入点，再由网络接入点发送给蜂窝基站一、网络控制单元一、网络控制单元二。在前一种发送方式下，网络控制单元二还要进一步地通过网络控制单元一、蜂窝基站一这条连接向网络接入点发送双模终端异构切换的信令。由于在双模终端的这种移动中无线局域网的信号可能突然变弱或消失，前一种发送方式更为可靠。步骤S1203、网络控制单元向双模终端发送退出无线局域网的指令。步骤S1204、来自远端站点的当前业务数据通过采用预定的支持异构切换的上层协议(如移动IP协议、移动SCTP协议等)由无线局域网的网络接入点通过互联网转向蜂窝网核心网中的相应通信单元，再由该通信单元通过蜂窝网连接发送给双模终端。步骤S1205、双模终端退出无线局域网；网络接入点在其用户列表中删除该双模终端；网络控制单元向核心网中的用户终端位置管理存储单元发送指令，删除当前双模终端的无线局域网的位置信息。本发明提供了一种通过改变异构网络结构实现蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法、系统和装置。通过采用本发明提出的方法，无线局域网的网络接入点在蜂窝网被当作是与蜂窝基站同层的站点，与蜂窝基站一样受到网络控制单元的管理，从而使得双模终端可以在蜂窝网与无线局域网之间实现性能良好的位置转换和异构切换，实现了蜂窝网与无线局域网的良好的异构融合。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法，其特征在于，包括 在原无线局域网的网络接入点中嵌入蜂窝网终端模块，构成新的网络接入点； 在所述新的网络接入点与蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统构建一条通信连接，用于传输与网络管理相关的信令；通过所述信令，将所述新的网络接入点设置为网络控制单元的下属单元，且设置为蜂窝基站的同层站点，受到所述网络控制单元的管理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原无线局域网的网络接入点为802.11 无线局域网的接入点或HiperLAN/2无线局域网的接入点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在原无线局域网的网络接入点中嵌入蜂窝网终端模块构成新的网络接入点，具体为通过在原网络接入点的电路板上增加蜂窝网终端模块来实现；或通过将蜂窝网终端模块单独封装成一个实体并在其中安装一个通信接口，在原网络接入点的电路板上增加一个对应的通信接口，并将上述两个通信接口连接起来，使得原网络接入点模块、蜂窝网终端模块和两者之间的连接一起构成新的网络接入点。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述新的网络接入点设置为网络控制单元的下属单元，具体为所述网络接入点嵌入的蜂窝网终端模块以普通的蜂窝网终端接入蜂窝系统；向所述网络控制单元发送信令，将自身作为网络接入点的信息告诉所述网络控制单元，并要求作为其下属单元实现接入；所述网络控制单元经过认证后接受其作为下属接入单元；所述新的网络接入点被设置成与蜂窝基站同层的站点，所述蜂窝基站和所述新的网络接入点一起受到所述网络控制单元的管理，并分别与用户终端通信。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括网络控制单元通过与网络接入点之间的通信发送和接收网络信令实现对网络接入点的管理。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述网络控制单元通过与网络接入点之间的通信发送和接收网络信令实现对网络接入点的管理，具体为网络控制单元首先将网络信令封装成蜂窝网数据帧的载荷，通过蜂窝网连接来进行传输，网络接入点中的蜂窝网终端模块接收到该数据帧，并对其进行解封装，得到网络信令；网络接入点中的蜂窝网终端模块首先将网络信令封装成蜂窝网数据帧的载荷，通过蜂窝网连接将该数据帧传输给网络控制单元，网络控制单元接收到该数据帧，并对其进行解封装，得到网络信令。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括蜂窝网对所述网络接入点的标识进行管理，具体为采用网络接入点原有的标识并由蜂窝网对所述标识进行整理来实现管理；或由蜂窝网系统对所接入的网络接入点的标识进行统一命名、强制网络接入点使用该标识而实现管理。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在网络控制单元中设置一个存储单元，用于存储关于其下属的网络接入点的列表，列表中包含网络接入点的标识和网络接入点的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站的信息。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在蜂窝网核心网中，设置网络接入点存储单元，用于存储已经通过网络控制单元接入了蜂窝网的网络接入点的信息。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过蜂窝网核心网中的用户终端位置管理存储单元来保存双模终端在蜂窝网中和无线局域网中的位置信息。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，双模终端依据预定的判别准则选择无线局域网或蜂窝网。
12.如权利要求1-11中任一所述的方法，其特征在于，所述双模终端由单一的所述蜂窝网覆盖区域进入到所述无线局域网覆盖区域时，进行位置管理和异构网络切换的流程， 具体包括双模终端进入无线局域网覆盖区域，得到该网络接入点的标识，并使用该标识向其所属的网络控制单元发起位置转移或异构切换的请求；双模终端所属的网络控制单元在其自身的网络接入点存储单元中或在蜂窝网核心网的网络接入点存储单元中搜索并找到该网络接入点的标识，进而通过蜂窝系统向网络接入点发送接入双模终端的信令；网络接入点接收到上述信令后，通过无线局域网接受双模终端的接入，并向双模终端所属的网络控制单元发送信令，告诉它双模终端已经接入无线局域网；如果双模终端要对当前业务进行异构切换，则进一步按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程。
13.如权利要求1-11中任一所述的方法，其特征在于，所述双模终端由所述无线局域网区域进入到单一的所述蜂窝网覆盖区域时进行位置管理和异构切换的流程，具体包括双模终端向其所属的网络控制单元发送离开当前无线局域网的请求，该请求通过蜂窝网连接直接发送给其所属的网络控制单元，或先发送给网络接入点，再由网络接入点通过蜂窝网连接发送给双模终端所属的网络控制单元；所述网络控制单元向所述双模终端发送退出无线局域网的指令；如果所述双模终端要对当前业务进行异构切换，则按预定的支持异构切换的上层协议执行异构切换的流程，否则，不执行此操作；所述双模终端退出无线局域网，所述网络接入点在其用户列表中删除该双模终端。
14.一种蜂窝网-无线局域网异构融合的系统，其特征在于，包括双模终端、无线局域网的网络接入点、蜂窝网的蜂窝基站、蜂窝网的网络控制单元、蜂窝通信系统更上层的部分和互联网；所述双模终端与所述网络接入点无线连接，所述双模终端与所述蜂窝基站无线连接， 所述蜂窝基站向上连接到所述网络控制单元；所述网络控制单元向上连接到所述蜂窝通信系统更上层的部分；所述无线局域网的网络接入点，包括原网络接入点模块和蜂窝网终端模块，通过所述蜂窝网终端模块在所述网络接入点与蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统构建一条通信连接，用于传输与网络管理相关的信令；通过所述信令，所述网络接入点被设置为网络控制单元的下属单元，且被设置成与蜂窝基站同层的站点，受到所述网络控制单元的管理。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述原网络接入点模块为802.11无线局域网的接入点或HiperLAN/2无线局域网的接入点。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括蜂窝网对所述网络接入点的标识进行管理，具体为采用网络接入点原有的标识并由蜂窝网对其进行整理来实现管理，或由蜂窝网系统对所接入的网络接入点的标识进行统一命名、强制网络接入点使用该标识而实现管理。
17.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述网络控制单元中包括存储单元，用于存储其下属的网络接入点的列表，列表中包含网络接入点的标识和网络接入点的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站的信息。
18.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述蜂窝网核心网中包括网络接入点存储单元，用于存储已经接入了蜂窝网的网络控制单元的网络接入点的信息。
19.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述蜂窝网核心网中包括用户终端位置管理存储单元，用于保存双模终端所接入的蜂窝基站和无线局域网的信息。
20.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述双模终端包括判别单元和网络选择单元；所述判别单元，用于根据判别准则来判定是选择无线局域网来传输数据还是选择蜂窝网来传输数据；所述网络选择单元，用于根据所述判别单元的结果进行相应的网络选择的操作。
21.一种无线局域网的网络接入点，包括原网络接入点模块，其特征在于，还包括蜂窝网终端模块，用于在无线局域网的网络接入点和蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统建立一条通信连接来传输用于网络管理的信令。
22.—种蜂窝网的网络控制单元，其特征在于，包括包含网络接入点的存储单元，用于存储其下属的网络接入点的列表；当网络接入点通过其蜂窝网终端模块接入到网络控制单元时，网络控制单元在其存储单元中增加该网络接入点的标识和该网络接入点的蜂窝网终端模块所属的蜂窝基站信息，当网络接入点关闭这条连接或网络控制单元发现这条连接不可用时，网络控制单元从其存储单元中删除该网络接入点的标识和相应信息。
23.一种双模终端，其特征在于，包括判别单元，用于根据预定的判别准则来判定是选择无线局域网来传输数据还是选择蜂窝网来传输数据；网络选择单元，用于根据所述判别单元的结果进行相应的网络选择的操作。
全文摘要
本发明公开了一种蜂窝网-无线局域网异构融合的实现方法，包括在原无线局域网的网络接入点中嵌入蜂窝网终端模块，构成新的网络接入点；在所述新的网络接入点与蜂窝网的网络控制单元之间通过蜂窝系统构建一条通信连接，用于传输与网络管理相关的信令；通过所述信令，将所述新的网络接入点设置为网络控制单元的下属单元，且设置为蜂窝基站的同层站点，受到所述网络控制单元的管理。本发明还公开了一种蜂窝网-无线局域网异构融合系统和装置。通过本发明，实现了双模终端在无线局域网的网络接入点与蜂窝网的蜂窝基站之间的位置管理和异构切换，从而实现了蜂窝网与无线局域网的良好的异构融合。
文档编号H04W48/18GK102164390SQ201110054510
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者刘谦雷, 鲍东山 申请人:北京新岸线无线技术有限公司